[논문 리뷰] Temporal relationalism

Lee Smolin|arXiv (Cornell University)|2018. 05. 31.

Quantum Mechanics and Applications인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 시간, 인과성, 에너지, 운동량을 기본으로 삼고 공간, 시공간, 양자역학은 유도된 것으로 보는 실재론적 프레임워크인 시간적 관계론을 제안한다. 에너지적 인과 집합으로 모델링된 우주가 최대 다양성 원리에 따라 진화함으로써 이론은 열역학적 극한에서 일반 상대성 이론을 재현하며, 양자 중력과 양자 기초 이론에 대해 시간을 기본으로 삼는 관계론적 기반을 제공한다.

ABSTRACT

Because of the non-locality of quantum entanglement, realist approaches to completing quantum mechanics have implications for our conception of space. Quantum gravity also is expected to predict phenomena in which the locality of classical spacetime is modified or disordered. It is then possible that the right quantum theory of gravity will also be a completion of quantum mechanics in which the foundational puzzles in both are addressed together. I review here the results of a program, developed with Roberto Mangabeira Unger, Marina Cortes and other collaborators, which aims to do just that. The results so far include energetic causal set models, time asymmetric extensions of general relativity and relational hidden variables theories, including real ensemble approaches to quantum mechanics. These models share two assumptions: that physics is relational and that time and causality are fundamental.

연구 동기 및 목표

• 단일 관계론적 프레임워크 아래에서 양자역학과 양자 중력을 통합함으로써 기초 문제를 해결하기.
• 시간이 시간이 없는 이론에서 유도된다는 개념을 거부하고 시간과 인과성을 기본으로 삼기.
• 양자역학과 일반 상대성 이론을 더 깊이 있는, 더 기본적인 역학으로부터 유도된 현상으로서 유도하기.
• 관계론적 숨겨진 변수와 집단 이론을 통해 양자역학의 측정 문제와 비국소성을 해결하기.
• 시공간 기하학과 아인슈타인 방정식이 에너지적 인과 집합의 열역학적 극한에서 유도됨을 보여주기.

제안 방법

• 사건들이 인과적 순서로 연결되고 에너지를 지닌 에너지적 인과 집합으로서 우주를 모델링하여 인과 관계의 네트워크를 형성하기.
• 인과 집합의 역학을 지배하는 관계 구성의 최대 다양성 원리를 적용하여 가장 다양한 구성으로 선택하기.
• 자크슨-파드마바한 스타일의 열역학적 추론을 사용하여 인과 집합의 엔트로피와 에너지 구조로부터 아인슈타인 방정식을 도출하기.
• 실집단 접근을 통해 관계론적 숨겨진 변수를 도입하여, 각 시스템의 행동이 우주 전역의 유사 시스템에 의해 영향을 받도록 하기.
• 각 사건의 '시각'이 그 인과적 이웃에 의해 정의되는 인과 이론의 '시각'을 구축하고, 시각의 유사성이 효과적인 국소성을 결정함으로써 유도하기.
• 우주론적 천연선택과 우선성 원리를 통해 변화하는 법칙을 탐색하여, 법칙이 시간에 따라 변화할 수 있는 메타이론적 역학을 허용하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 시간을 기본으로 삼고 공간과 시공간을 유도할 수 있는 이론을 구성할 수 있는가?
• RQ2 비국소성과 측정 문제를 해결하는 실재론적 프레임워크에서 양자역학을 어떻게 완성할 수 있는가?
• RQ3 시공간을 사전에 가정하지 않고도 이산적이고 인과적이며 에너지적인 구조에서 일반 상대성 이론이 어떻게 유도될 수 있는가?
• RQ4 대칭성으로부터 유도되지 않는 기본 이론에서 에너지와 운동량의 역할은 무엇인가?
• RQ5 최대 다양성 원리는 어떻게 양자 행동과 상대론적 시공간 기하학을 유도하는가?

주요 결과

• 네 가지 특정 원칙(양자 시공간이 이러한 모델로 기술되어야 한다는 요구 포함) 하에 에너지적 인과 집합 모델의 열역학적 극한에서 아인슈타인 방정식을 도출할 수 있다.
• 최대 다양성 원리—유사 시스템 간의 시각 다양성을 극대화함—는 브롬의 양자 잠재력과 밀접하게 관련된 구조를 유도하며, 이는 양자 효과의 역학적 기원을 시사한다.
• 관계론적 숨겨진 변수는 입자 쌍 간의 공통된 성질로 정의될 수 있으며, 이는 표준 양자역학의 실재론적 대안을 제공한다.
• 이 이론은 시간을 기본으로 삼는 시각을 실현하며, 현재는 인과적으로 연결된 사건들의 두꺼운 성장 영역으로서 정의되며, 로렌츠 불변성의 유도를 통해 특수 상대성 이론과의 갈등을 해결한다.
• 우주론적 천연선택과 우선성 원리를 통해 변화하는 법칙을 모델링함으로써, 법칙 자체가 어떻게 진화할 수 있는지에 대한 메타법 문제의 해결책을 제공한다.
• 실집단 양자역학과 에너지적 인과 집합을 조합함으로써 인과적 시각 이론이 도출되며, 이론의 '실재물'은 개별 사건의 인과적 시각이 된다.